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Photoelectric Effect

1.소리와 빛_03. 광전효과와 광센서
by

raejin park

on 22 September 2016

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Transcript of Photoelectric Effect

Photoelectric Effect & Photo sensor
▲ 광합성 과정

3. 광합성(photosynthesis)
(1) 식물의 엽록체에서 빛에너지를 이용하여 이산화탄소와 물로부터 유기 양분을 합성하는 작용

(2) 빛을 흡수한
전자가 에너지를 얻어
다른 분자로 이동한다는 점에서
광전 효과와 유사
하다.
생각해 보기
태양 전지는 어떤 원리로 전기를 생산 하는가?
(1)  광전 효과
(Photoelectric Effect)

금속 등의 물질에
특정 진동수
이상의 빛을 비추었을 때, 금속의 표면에서
전자
(광전자)가 튀어 나오는 현상

(1) 광센서 : 빛에 의해 물리량이 변하는 광전 효과 등을 이용하여 빛의 세기, 물체의 움직임 등을 감지하는 장치
(2) 이용 : 화재 탐지기, 자동문, 도난 경보기, 속도 측정기 등에 이용됨.
(3) 광다이오드 : 흔히 사용하는 광센서의 일종, p-n 접합 구조로 되어 있어 p-n 접합부에 빛을 비추면 광전 효과로 전류가 흐른다

(2)  광전 효과의 실험적 결과:
금속 표면에 쪼여 주는 빛의 진동수가
문턱 진동수( )
라는 특정한 값보다 작으면 아무리 센 빛을 쪼여 주어도 광전자가 방출되지 않는다.
광전자의 운동 에너지는
빛의 세기
와는 관계가 없고
빛의 진동수
에 비례한다
빛의 진동수가 문턱 진동수보다 크면
즉시
광전자가 방출되며, 단위 시간당 방출되는 광전자의 수는
빛의 세기

비례
한다.
문턱진동수( threshold frequency)
금속에서 전자를 떼어내기 위한 최소한의 빛의 진동수로, 한계 진동수라고도 하며
금속의 종류에 따라 다르다.
(3)  광전 효과에 대한
아인슈타인의 해석
빛에 의해 전달되는 에너지는 광자들이 갖는 에너지의 정수배로 이루어지는
불연속적
인 값을 갖는다.
빛은 진동수에 비례하는 에너지를 갖는 광자라는 입자의 흐름이다.(광양자설)
광자의 에너지
1922년
'광전효과 법칙(광양자설)'설명으로
노벨 물리학상 수상
일함수(Work Function)
전자를 금속 표면 밖으로 나오게 할 때 필요한 최소한의 에너지로, 일함수는 금속의 종류에 따라 다르다. 여기서 h는 플랑크 상수이고, f0는 문턱진동수이다.
(2) 이용 :

화재 탐지기, 자동문, 도난 경보기, 속도 측정기, 디지털 카메라 등
2. 광센서
(1) 광센서
2. 광전 효과의 이용
학습 목표
광전효과를 이해한다.
광센서와 태양 전지의 작동 원리를 설명할 수 있다.
5분 과탐(EBS)
(3) 광 다이오드(photodiode)
빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 광센서의 한 종류로서,
p-n 접합 구조로 되어 있어 p-n 접합부에
빛을 비추면 광전 효과로 전류
가 흐른다
발광다이오드?
전기에너지
빛에너지
광다이오드의 이용
포토다이오드는 응답속도가 빠르고, 감도 파장이 넓으며, 광전류의 직진성이 양호하다는 특징이 있다. 주로 CD 플레이어나 화재경보기,
텔레비전의 리모컨 수신부
와 같은 전자제품 소자에 사용되며, 빛의 세기를 정확하게 측정하기 위하여 활용되기도 한다.
세계최초 TV리모콘 발병한 유진 폴리 사망
http://hwjung.tistory.com/685
다양한 적외선 센서
아파트 복도 천장의 전등 속에 부착된 적외선 센서
센서가 적외선에 변화가 생긴 것을 감지하는 순간 불이 켜진다.
광마우스(optical mouse)
자동소변 세척기
광합성
식물이 태양 에너지를 이용하여 이산화탄소와 물에서
유기물(포도당)을 합성하고 산소를 대기중에 방출하는 과정
Evaluation
금속판에 빛을 쪼였을 때 금속판의 전자들이 떨어져 나오는 현상을 무엇이라고 하는가?
개념
정답
Photoelectric Effect(광전효과)
광센서의 역할을 간단히 쓰시오.
개념
정답
빛의 밝기나 파장의 차이를 전기 신호로 바꾼다.
창의
광센서를 이용하여 재난 경보 장치를 설계하여 보자
예시
답안
☞ 광원과 광센서를 마주 보게 설치한다. 화재가 발생하여 연기가 광원과 센서 사이에 들어오면 센서로 들어오는 빛의 양이 줄어들게 되므로 그것을 감지하여 경보를 울리게 한다.
그림과 같은 광전 효과 실험 장치에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고르시오
보 기
ㄱ.광량이 많을수록 전류가 세게 흐른다.
ㄴ. 광전관의 음극에 빛을 비추면 금속 표면에서 밖으로 전자가 튀어나온다.
ㄷ. 전압을 0으로 하여도 광전관에 빛을 비추면 전류가 흐른다.
다음 시간에는...
'색채인식과 영상장치'를 배웁니다.
태양 전지 외부에서는 n형 반도체에서 p형 반도체 방향으로 전자가 이동하지만, 내부에서는 접합부의 p형 반도체에서 n형 반도체 방향으로 전자가 이동하며, 빛의 세기에 따라 전압이 달라지므로 빛의 세기를 감지할 수 있다.
광전효과의 이용
X-레이 아트

'내면의 아름다움'
http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=24&contents_id=3#
선탠
의 원리를 아십니까?
태양으로는 썬텐을 할 수 있지만, 난로에서는 썬텐을 할 수 없다는 사실을 어떻게 설명할까요?
수업을 잘 들으시면
그 이유를 알 수 있습니다. 궁금하시죠?ㅋ
빛에 의해 물리량이 변하는
광전 효과
등을 이용하여 빛의 세기, 물체의 움직임 등을 감지하는 장치
탐구
태양 전지와 레이저를 이용한 음성 신호 관찰
정리1. 태양 전지판은 어떤 역할을 하였는가?
빛 신호를 전기 신호로 바꾼다.
정리2. 레이저를 켰다 껐다 할 때 소리는 어떻게 들리는가?
레이저를 켜면 스피커에서 소리를 들을 수 있고, 레이저를 끄면 스피커에서 소리를 들을 수 없다.
정리3. 목소리가 레이저를 통하여 스피커에서 소리로 나오기까지의 과정을 설명해보자.
목소리에 의해 거울이 진동함→레이저 광선이 거울에 반사되어 태양 전지로 감→태양 전지에서 전기 신호가 발생함→전기 신호가 증폭기에서 증폭됨.→스피커에서 소리가 남.
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